Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Estestvoznanie.pdf
Скачиваний:
80
Добавлен:
31.05.2015
Размер:
2.38 Mб
Скачать

чем действительная масса данного ядра, приведенная в таблице Менделеева.

Например для гелия mHe = 2 mр + 2 mn + 2 me = 2 1,00727 + 2 1,00865 + + 2 0,00055 = = 4,03294 а.е.м., в то время как по таблице mHe = 4,00261 а.е.м. (здесь mр – масса протона, mn – масса нейтрона, me – масса электрона). То есть масса ядра оказывается меньше суммарной массы компонентов, из ко-

торого состоит ядро на величину ∆m, называемую дефектом масс.

Дефект масс объясняется тем, что для связи нуклонов в ядре (для организации сильного взаимодействия) требуется энергия связи Е. Каждый нуклон (и протон и нейтрон), попадая в ядро, образно говоря, выделяет часть своей массы для формирования внутриядерного сильного взаимодействия, которое «склеивает» нуклоны в ядре. При этом, согласно теории относительности, между энергией связи Есв и массой т существует соотношениеЕ= тс2, гдес– скоростьсвета в вакууме. Так что формирование энергии связи нуклонов в ядре Есв приводит к уменьшению массы ядра на так называемый дефект массы m = Есв / с2. Эти представления подтверждены многочисленными экспериментами.

Если частицы, обладающие собственной энергией приблизить друг к другу до расстояний, при которых начинают действовать ядерные силы, то образуется целостная система, энергетически более выгодная (с меньшей внутренней энергией), чем исходная система разрозненных частиц. При этом излишек исходной энергии частиц высвобождается в форме энергии связи, которая может придать определенную скорость образовавшемуся ядру, то есть разогреть получившееся в итоге вещество.

Процесс объединения легких ядер может происходить лишь при сближении исходных ядер на расстояние, где уже действуют ядерные силы (сильное взаимодействие), то есть на 10-15 м. Этого можно достигнуть при сверхвысоких температурах порядка 1 000 000 °С. Такие процессы называют термоядерными реакциями.

Термоядерные реакции в природе идут на звездах и, конечно, на, Солнце. В условиях Земли они происходят при взрывах водородных бомб (термоядерное оружие), запалом для которых служит обычная атомная бомба, создающая условия для формирования сверхвысоких температур. Управляемый термоядерный синтез пока имеет только научно-исследовательскую направленность. Промышленных установок нет, однако работы в этом направлении ведутся во всех развитых странах, в том числе и в России.

5.4. Радиоактивность

Радиоактивностью называется самопроизвольное преобразование одних ядер в другие. Спонтанный распад изотопов ядер в условиях природной среды называют естест-

112

венной, а в условиях лабораторий в результате деятельности человека — искусственной радиоактивностью. Необходимо отметить, что принципиального различия между этими двумя типами радиоактивности нет.

Естественную радиоактивность открыл французский физик Анри Беккерель в 1896 г. Это открытие вызвало революцию в естествознании вообще и в физике в частности. Классическая физика XIX в. с ее убежденностью в неделимости атома ушла в прошлое, уступив место новым теориям.

Открытие и исследование явления радиоактивности связано также с именами Марии и Пьера Кюри. Этим исследователям в 1903 г. была присуждена Нобелевская премия по физике. Искусственная радиоактивность открыта и исследована супругами Ирен и Фредериком Жолио-Кюри, которые в 1935 г. также получили Нобелевскую премию.

Для каждого радиоактивного элемента установлены количественные оценки. Так, вероятность распада одного атома в одну секунду характеризуется постоянной распада данного элемента X, а время, за которое распадается половина радиоактивного образца, называется периодом полураспада Т05.

Со временем число нераспавшихся ядер N убывает по экспоненциальному закону:

N = N0e-λt,

(5.1)

где N0 число нераспавшихся ядер в момент времени t = t0 (то есть начальное число атомов);

N текущее значение числа нераспавшихся ядер.

Этот закон называется элементарным законом радиоактивного распада. Из него можно получить формулу для периода полураспада:

T0.5 = lп2/λ = 0,693/λ.

(5.2)

Число радиоактивных распадов в образце за одну секунду называют активностью радиоактивного препарата. Чаще всего активность обозначают буквой А, тогда по определению:

А = - dN/dt,

(5.3)

где знак «-» означает убывание N во времени.

Единица активности в системе СИ — Беккерель (Бк): 1 Бк = 1 распад/l c. Часто на практике используется внесистемная единица — Кюри (Ки), 1 Ки = 3,7 · 1010 Бк.

Можно показать, что активность уменьшается во времени также по экспоненциальному закону:

А = А0e-λt.

(5.4)

113

5.5. Элементарные частицы

Сначала, особенно когда число известных элементарных частиц ограничивалось электроном, нейтроном и протоном, господствовала точка зрения, что атом состоит из этих элементарных «кирпичиков». А дальнейшая задача в исследовании структуры вещества заключается в том, чтобы разыскивать новые, еще не известные «кирпичики», из которых состоит атом, и в определении того, не являются ли эти «кирпичики» (или некоторые из них) сами сложными частицами, построенными из еще более тонких «кирпичиков».

Эксперименты, проведенные в 1968 г. на Стэнфордском линейном ускорителе и использовавшие возросшую мощь технологий для изучения глубин микромира, продемонстрировали, что ни протоны, ни нейтроны не являются фундаментальными. Эти эксперименты показали, что они состоят из частиц меньшего размера, названных кварками. Экспериментаторы установили, что сами кварки делятся на два типа, которые несколько менее изысканно были названы u-кварками и d-кварками. Протон состоит из двух u-кварков и одного d-кварка, а нейтрон — из двух d-кварков и одного u-кварка. Позднее были открыты еще 4 вида кварка.

Все, что мы видим на Земле и в небесах, по-видимому, состоит из комбинаций электронов, u-кварков и d-кварков. Не существует экспериментальных данных, указывающих на то, что какая-либо из этих трех частиц состоит из элементов меньшего размера. Однако имеется масса данных, свидетельствующих о том, что Вселенная содержит дополнительные компоненты. В середине 1950-х гг. Фредерик Райнес и Клайд Коуэн получили решающее экспериментальное доказательство существования четвертого типа фундаментальных частиц, названных нейтрино. Существование этих частиц было предсказано в начале 1930-х гг. Вольфгангом Паули. Нейтрино оказалось очень трудно обнаружить: это частица-призрак, которая чрезвычайно редко взаимодействует с другими видами материн. Нейтрино средней по величине энергии легко проникает сквозь многие триллионы миль свинца, которые не оказывают ни малейшего влияния на его движение. Масса покоя нейтрино равна нулю.

В конце 1930-х гг. физики, исследующие космические лучи (потоки частиц, которые бомбардируют Землю из космоса), открыли еще одну частицу, названную мюоном. Эта частица идентична электрону, за исключением того, что она примерно в 200 раз тяжелее. Поскольку в мироздании не было ничего

— ни нерешенных загадок, ни пустующих ниш, — что требовало бы существования мюона, нобелевский лауреат, специалист по физике элементарных

114

частиц Исидор Исаак Раби приветствовал открытие мюона не слишком радостной фразой: «Ну, и кто это заказывал?» Тем не менее, мюон существовал. За ним последовали многие другие частицы.

Используя все более мощную технику, физики продолжали сталкивать крошечные частицы материи все более высокой энергии. При этом в течение коротких промежутков времени воссоздавались условия, не существовавшие со времен Большого взрыва. Среди образовавшихся осколков ученые искали новые фундаментальные частицы, чтобы добавить их к растущему списку элементарных частиц. Вот что они обнаружили: еще четыре кварка — с, s, b и t, еще одного, даже более тяжелого, родственника электрона, названного тау-лептоном, а также еще две частицы, свойства которых схожи со свойствами нейтрино (они получили название мюонного нейтрино и тау-нейтрино, чтобы отличить их от первого нейтрино, которое стало называться электронным нейтрино). Эти частицы образуются в соударениях при высокой энергии, они существуют только в течение коротких промежутков времени и не входят в состав обычной материи. Но и это еще не конец истории. Каждая из этих частиц имеет соответствующую ей античастицу, обладающую такой же массой, но являющейся противоположной в некоторых других отношениях, например, противоположной по электрическому заряду (или зарядам других видов взаимодействий, обсуждаемых ниже). Например, античастица электрона называется позитроном, она имеет такую же массу, но ее электрический заряд равен +1, тогда как у электрона он составляет -1. (Подразумевается, что заряды частиц выражены в единицах элементарного заряда е = 1,6 · 10-19 Кл.). При контакте вещество и антивещество взаимно уничтожаются, превращаясь в чистую энергию — вот почему антивещество, образовавшееся естественным образом, крайне редко встречается в окружающем нас мире.

Физики подметили закономерность в свойствах этих частиц (см. табл. 5.1). Частицы материи четко разделяются на три группы, которые часто называют семействами. Каждое семейство состоит из двух кварков, электрона или одного из его родственников, и одного из типов нейтрино. Свойства соответствующих частиц в трех семействах идентичны за исключением массы, которая последовательно увеличивается в каждом следующем семействе. В настоящее время физики исследуют структуру вещества в масштабах порядка одной миллиардной от одной миллиардной доли метра (10-18 м); при этом показано, что все вещество, найденное по сей день — естественное или полученное искусственно при помощи гигантских устройств для столкнове-

115

ния атомов — состоит из комбинаций частиц, входящих в эти семейства, и соответствующих им античастиц.

Взгляд на табл. 5.1, несомненно, вызовет у вас еще большее изумление, чем то, которое испытал Раби при открытии мюона. Разделение на семейства, по крайней мере, вносит какую-то видимость порядка, но при этом возникают многочисленные «почему». Почему требуется так много фундаментальных частиц, особенно если вспомнить, что для подавляющего большинства окружающих нас тел требуются только электроны, u-кварки и d-кварки? Почему семейств три? Почему не одно семейство, или не четыре, или не какоенибудь другое число? Почему наблюдается такой, на первый взгляд совершенно случайный, разброс значений масс частиц, например, почему масса тау-частицы в 3520 раз больше массы электрона? Почему масса t-кварка в 40200 раз больше массы u-кварка? Все эти числа выглядят странно, они кажутся случайными. Являются ли они игрой случая, связаны ли они с какимто божественным выбором, или эти фундаментальные свойства Вселенной.

Таблица 5.1 Три семейства фундаментальных частиц и массы частиц (в долях массы протона). Значения масс нейтрино до сих пор не удалось определить экспериментально.

Семейство 1

Семейство 2

Семейство 3

Частица

Масса

Частица

Масса

Частица

Масса

Электрон

0,00054

Мюон

0,11

Тау

1,9

Электронное

< 10-8

Мюонное

< 0,0003

Тау-

< 0,033

нейтрино

 

нейтрино

 

нейтрино

 

 

 

 

 

 

 

u-кварк

0,0047

с-кварк

1,6

t-кварк

189,0

d-кварк

0,0074

s-кварк

0,16

b-кварк

5,2

5.6. Стандартная модель. Вещество и поле Вещество. Физика до недавнего времени изучала материю в двух ее

проявлениях — веществе и поле. Причем частицы вещества и кванты полей подчиняются разным квантовым статистикам и ведут себя различным образом. Так, частицы вещества являются ферми-частицами (фермионами). Системы тождественных ферми-частиц подчиняются статистике ФермиДирака. Все фермионы имеют полуцелое значение некоторой очень важной квантовой характеристики элементарной частицы (не менее важной, чем заряд или масса), называемой спином. А для частиц с полуцелым значением спина справедлив принцип запрета Паули, согласно которому две тождественные частицы с полуцелым спином не могут находиться в одном и том же

116

состоянии. Принцип Паули определяет образование электронных оболочек, в атомах, поскольку в одном и том же состоянии на одном подуровне могут находиться только два электрона с противоположными спинами, что определяет закономерности периодической системы элементов Менделеева.

Стандартной моделью сегодня принято называть теорию, наилучшим образом отражающую наши представления об исходном материале, из которого изначально построена Вселенная. Она же описывает, как именно материя образуется из этих базовых компонентов, и силы и механизмы взаимодействия между ними.

Частицы вещества делятся на две группы — кварки и лептоны. Кварки и лептоны входят в состав других физических объектов и считаются при достигнутых на сегодняшний день энергиях «бесструктурными» или истинно фундаментальными частицами.

Из кварков состоят андроны, которые объединяют барионы (барионы - от греч. barys — тяжелый), в состав которых входят нуклоны (протоны, нейтроны) и нестабильные частицы с массами, большими массы нейтрона, гипероны, многие из резонансов, принимающие участие в сильном взаимодействии, и мезоны (мезоны — сильно взаимодействующие нестабильные частицы).

Кварки имеют весьма необычные свойства: обладают дробными электрическими зарядами, что не характерно для других микрочастиц, и не могут существовать в свободном, не связанном виде.

Другой строительный набор состоит из кирпичиков, называемых лептонами (от греч. leptos — легкий). Самый распространенный из лептонов — давно нам знакомый электрон, входящий в структуру атомов, но не участвующий в ядерных взаимодействиях, ограничиваясь межатомными. Помимо него (и парной ему античастицы под названием позитрон) к лептонам относятся более тяжелые частицы — мюон и тау-лептон с их античастицами. Кроме того, каждому лептону сопоставлена своя незаряженная частица с нулевой (или практически нулевой) массой покоя; такие частицы называются, соответственно, электронное, мюонное или таонное нейтрино.

Итак, лептоны, подобно кваркам, также образуют три «семейных пары». Такая симметрия не ускользнула от наблюдательных глаз теоретиков, однако объяснения ей до сих пор не предложено. Как бы то ни было, кварки и лептоны представляют собой основной строительный материал Вселенной.

Есть подозрения, что и кварки могут оказаться не вполне элементарными. До каких же пор ученые будут разбирать эту «матрешку» природы? На

117

это никто пока не может дать ответа. Проблема установления полного набора истинно элементарных частиц во Вселенной – одна из наиболее принципиальных нерешенных в современной науке (в физике элементарных частиц она называется проблемой «спектра масс»).

Поле. Согласно общепринятой концепции – концепция близкодействия – взаимодействие между телами осуществляется посредством тех или иных полей, непрерывно распределенных в пространстве. Взаимодействие тел передается не мгновенно, а через некоторый промежуток времени. Скорость передачи взаимодействия ограничена скоростью света в вакууме. В течение последнего столетия физики накопили огромное количество доказательств того, что все взаимодействия между различными телами, а также миллионы других происходящих ежедневно взаимодействий могут быть сведены к сочетаниям четырех основных типов. На микроскопическом уровне каждому взаимодействию соответствует частица, которая может рассматриваться как наименьший сгусток этого взаимодействия или как переносчик.

Сильное взаимодействие (короткодействующее, радиус действия около 10-13 см) связывает между собой нуклоны (протоны и нейтроны) в ядре; именно по этой причине ядра атомов являются весьма устойчивыми, их трудно разрушить (именно оно удерживает кварки внутри частиц). Переносчики (кванты) сильного взаимодействия – глюоны. Глюоны могут рассматриваться как микроскопические компоненты прочного клея, удерживающего вместе составляющие атомное ядро частицы.

Электромагнитное взаимодействие (дальнодействующее, радиус дейст-

вия не ограничен) определяет взаимодействие между электронами и ядрами атомов или молекул; взаимодействующие частицы имеют электрические заряды; проявляется в химических связях, силах упругости, трения. Переносчики (кванты) эл.м.взаимодействия – фотоны.

Слабое взаимодействие (короткодействующее, радиус действия меньше 10-15 см), в котором участвуют все элементарные частицы, ответственны за большинство радиоактивных распадов и превращений элементарных частиц. Переносчики (кванты) слабого взаимодействия – бозоны.

Гравитационное взаимодействие — самое слабое, не учитывается в тео-

рии элементарных частиц; распространяется на все виды материи; имеет решающее значение, когда речь идет об очень больших массах. Переносчики (кванты) гравитационного взаимодействия – гравитоны.

К 1984 г. экспериментаторы смогли подтвердить существование и детально изучить свойства трех типов частиц, отвечающих за различные виды

118

взаимодействия. Физики считают, что с гравитационным взаимодействием также связана частица – гравитон, однако ее существование пока не получило экспериментального подтверждения.

Все кванты полей являются бозе-частицами (бозонами) частицами с целочисленным значением спина. Системы тождественных бозе-частиц подчиняются статистике Бозе-Эйнштейна. Принцип Паули для них несправедлив: в одном и том же состоянии может находиться любое число час-

тиц. Так что бозе- и ферми-частицы рассматриваются как частицы, имеющие различную природу.

Кванты полей это фотоны, гравитоны, бозоны и глюоны.

Несмотря на наличие общих свойств, исследование фундаментальных взаимодействий привело только к появлению новых вопросов. Почему, например, существуют четыре фундаментальных взаимодействия? Почему не пять или три, или, может быть, одно? Почему эти взаимодействия имеют столь различные свойства? Почему сильное и слабое взаимодействия работают только в микроскопическом масштабе, тогда как гравитационные и электромагнитные силы имеют неограниченную область влияния? И с чем связано такое огромное различие в интенсивности этих взаимодействий?

Как наглядно представить себе процесс взаимодействия посредством квантов электромагнитного поля. Допустим, вы стоите в лодке, ваш приятель тоже стоит в другой лодке. Вам надо сдвинуться так, чтобы в лодке ничего не изменилось. Нельзя касаться другой лодки и своего приятеля, нельзя просто выкинуть что-либо из лодки. Проще всего прийти в движение, перекинувшись с приятелем какими-то одинаковыми вещами, например, веслами. Вы как бы оттолкнетесь друг от друга, не касаясь и ничего не выкидывая из лодок. Точно также и тела, обмениваются одинаковыми квантами, ничего не теряя, и таким образом взаимодействуют друг с другом.

Например, взаимное отталкивание двух электронов можно проиллюстрировать на примере двух фигуристов, один из которых бросает другому тяжелый шар и при этом испытывает отдачу. Второй фигурист ловит шар и также испытывает отдачу. В результате оба фигуриста откатываются друг от друга. Притяжение электрона и позитрона можно проиллюстрировать теми же фигуристами, но они уже обмениваются бумерангами. Бумеранг бросается в противоположную сторону, облетает по кругу и ловится другим фигуристом. Отдача, которую испытывают оба фигуриста, приводит к их сближению.

Другой пример. Представьте себе двух лодочников, гребущих на встречных курсах по реке. Один гребец от щедрости душевной решил угостить коллегу шампанским и, когда они проплывали друг мимо друга, кинул ему полную бутылку шампанского. В результате действия закона сохранения импульса, когда первый гребец кинул бутылку, курс его лодки отклонился от прямолинейного в противоположную сторону, а когда второй гребец поймал бутылку, ее импульс передался ему, и вторая лодка также отклонилась от прямолинейного курса, но уже в противоположную сторону. Таким образом, в результате обме-

119

на шампанским обе лодки изменили направление. Согласно законам механики Ньютона это означает, что между лодками произошло силовое взаимодействие. Но ведь лодки не вступали между собой в прямое соприкосновение? Здесь сила взаимодействия между лодками была передана носителем импульса — бутылкой шампанского. Физики назвали бы

еепереносчиком взаимодействия.

Вточности так же и силовые взаимодействия между частицами происходят посредством обмена частицами-переносчиками этих взаимодействий. Фактически, различие между фундаментальными силами взаимодействия между частицами мы и проводим лишь постольку, поскольку в роли переносчиков этих взаимодействий выступают разные частицы.

Врамках Стандартной модели первые три типа фундаментальных взаимодействий удалось объединить, и они более не рассматриваются по отдельности, а считаются тремя различными проявлениями силы единой природы. Возвращаясь к аналогии, предположим, что другая пара гребцов, проплывая друг мимо друга по реке, обменялась не бутылкой шампанского, а всего лишь стаканчиком мороженого. От этого лодки также отклонятся от курса в противоположные стороны, но значительно слабее. Стороннему наблюдателю может показаться, что в этих двух случаях между лодками действовали разные силы: в первом случае произошел обмен жидкостью (бутылку я предлагаю во внимание не принимать), а во втором — твердым телом (мороженым). А теперь представьте, что в тот день стояла редкостная летняя жара, и мороженое в полете растаяло. То есть, достаточно некоторого повышения температуры, чтобы понять, что, фактически, взаимодействие не зависит от того, жидкое или твердое тело выступает в роли его переносчика. Единственная причина, по которой нам представлялось, что между лодками действуют различные силы, состояла во внешнем отличии переносчика-мороженого, вызванном недостаточной для его плавления температурой. Поднимите температуру — и силы взаимодействия предстанут наглядно едиными.

Силы, действующие во Вселенной, также сплавляются воедино при высоких энергиях (температурах) взаимодействия, после чего различить их невозможно. Первыми объединяются (именно так это принято называть) слабое ядерное и электромагнитное взаимодействия. В результате мы получаем так называемое электрослабое взаимодействие, наблюдаемое даже лабораторно при энергиях, развиваемых современными ускорителями элементарных частиц. В ранней Вселенной энергии были столь высоки, что в первые 10–10 секунды после Большого взрыва не было грани между слабыми ядерными и электромагнитными силами. Лишь после того, как средняя температура Вселенной понизилась до 1014 K, все четыре наблюдаемые сегодня силовые взаимодействия разделились и приняли современный вид. Пока температура была выше этой отметки, действовали лишь три фундаментальные силы: сильного, объединенного электрослабого и гравитационного взаимодействий.

Объединение электрослабого и сильного ядерного взаимодействия происходит при температурах порядка 1027 К. В лабораторных условиях такие энергии сегодня недостижимы. Таких энергий нет и в современной Вселенной, однако в первые 10–35 с ее существования температура Вселенной была выше 1027 К, и во Вселенной действовало всего две силы — электросильного и гравитационного взаимодействия. Теории, описывающие эти

120

процессы, называют «теориями Великого объединения» (ТВО). Напрямую проверить ТВО нельзя, но они дают определенные прогнозы и относительно процессов, протекающих при более низких энергиях. На сегодняшний день все предсказания ТВО для относительно низких температур и энергий подтверждаются экспериментально.

Итак, Стандартная модель, в обобщенном виде, представляет собой теорию строения Вселенной, в которой материя состоит из кварков и лептонов, а сильные, электромагнитные и слабые взаимодействия между ними описываются теориями великого объединения. Такая модель, очевидно, не полна, поскольку не включает гравитацию. Предположительно, более полная теория со временем все-таки будет разработана (Универсальная модель), а на сегодня Стандартная модель — это лучшее из того, что мы имеем.

Одно из самых загадочных свойств четырех фундаментальных взаимодействий природы состоит в огромных различиях интенсивности этих взаимодействий. Интенсивность электромагнитных сил не превышает одного процента от интенсивности сильного взаимодействия. Слабое взаимодействие примерно в тысячу раз слабее электромагнитного, а интенсивность гравитационных сил слабее еще в 10-35 раз.

Вещество и поле – фундаментальные физические понятия, обозначающие два основных вида материи на макроскопическом уровне:

вещество – совокупность дискретных образований, обладающих массой покоя (атомы, молекулы и то, что из них построено);

поле – вид материи, характеризующейся непрерывностью и имеющей нулевую массу покоя (электромагнитное поле и поле тяготения – гравитационное). Открытие поля как вида материи имело огромное философское значение, т. к. обнаружило несостоятельность метафизического отождествления материи с веществом.

На субатомном уровне (т. е. на уровне элементарных частиц) различие вещества и поля становится относительным. Поле (электромагнитное и гравитационное) утрачивают чисто непрерывный характер: им необходимо соответствуют дискретные образования – кванты (фотоны и гравитоны). А элементарные частицы, из которых состоит вещество – протоны, нейтроны, электроны, мезоны и т. д. – выступают как кванты соответствующих нуклонных, мезонных и др. полей и утрачивают свой чисто дискретный характер. Неправомерно на субатомном уровне различать вещество и поле и по наличию или отсутствию массы покоя, т. к. нуклонные, мезонные и т. д. поля обладают массой покоя. В современной физике поля и частицы выступают как две неразрывно связанные стороны микромира, как выражение единства корпускулярных (дискретных) и волновых (континуальных, непрерывных) свойств микрообъектов. Представления о поле выступают также как основа

121

для объяснения процессов взаимодействия, воплощая принцип близкодействия.

Основные характеристики вещества и поля

1.Вещество и поле различаются по массе покоя. Частицы вещества об-

ладают массой покоя, электромагнитное и гравитационное поля – нет. Однако в микромире каждому полю сопоставляется частица (квант этого поля) и каждая частица рассматривается как квант соответствующего поля. Для ядерных полей (мезонного, нуклонного и т.д.) это различие уже неверно – кванты этих полей обладают конечной массой покоя.

2.Вещество и поле различаются по закономерностям движения. Ско-

рость распространения электромагнитного и гравитационного полей всегда равна скорости света в пустоте (с), а скорость движения частиц вещества всегда меньше с. Однако наличие ядерных полей ликвидирует и эту границу. Для квантов этих полей как раз характерна невозможность движения со скоростью, равной с.

3.Вещество и поле различаются по степени проницаемости. Вещество мало проницаемо, электромагнитное и гравитационное поля – наоборот. На уровне микромира и эта граница исчезнет. Для таких частиц, как нейтрино, вещество оказывается весьма проницаемым, с другой стороны, ядерные поля могут обладать очень малой проницаемостью.

4.Вещество и поле различаются по степени концентрации массы и энергии. Очень большая – у частиц вещества и очень малая – у электромагнитного и гравитационного полей. В микромире и это различие стирается. Ядерные поля обладают огромной концентрацией массы и энергии, и даже кванты электромагнитного поля могут достигать концентраций энергии, значительно превосходящих таковую у частиц вещества.

5.Вещество и поле различаются как корпускулярная и волновая сущно-

сти. Это различие исчезает на уровне микропроцессов. Частицы вещества обладают волновыми свойствами, а непрерывное в макроскопических процессах электромагнитное поле обнаруживает на уровне микромира свой корпускулярный аспект.

Общий вывод: различия вещества и поля верно характеризует реальный мир в макроскопическом приближении. Это различие не является абсолютным и при переходе к микрообъектам ярко обнаруживается его относительность. В микромире понятия «частицы» (вещество) и «волны» (поля) выступают как дополнительные характеристики, выражающие внутренне противоречивую сущность микрообъектов.

122

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]